三维实景虚拟仿真实验教学项目应用效果评价
——以安庆师范大学为例

张 军 沈惊宏 陶 云

(安庆师范大学资源环境学院，安徽 安庆 246133)

一、引言

教育部2013年启动了虚拟仿真实验教学中心建设，自此高校虚拟仿真实验教学发展呈现出“稳中向好的发展态势”[1]。虚拟仿真是一类“创建和体验虚拟世界的计算机系统”[2]。虚拟仿真实验通过“模拟真实的实验操作环境”[3],使学习过程转换为“视觉记忆和文字记忆”[4],从而“有效提升实验教学质量和水平”[5]。景区讲解是全国导游证考试及旅游管理专业核心课程“导游业务”教学的重要环节，通常教学或实训过程中都以模拟演练为主，“缺乏直观形象的了解且心理距离较远，讲解效果不佳”[6]。三维实景虚拟仿真实验平台有效解决这一问题。该平台“采用高仿真三维实景合成技术展示景区原貌，实现景区360°全视角自动巡航”[7]，可以“模拟与现实环境相差无几的虚拟工作场景”[8]，既满足学生日常反复训练需要，同时“减少实践教学成本，促进教学效率的显著改善”[9]。

利用虚拟现实等仿真技术构建的虚拟仿真系统，可以“解决旅游教学实践中难以体验的一系列瓶颈问题”[10]。虚拟仿真教学平台在实训教学环节中具有显著优势，最适合应用在景点讲解、展厅引导等技能训练中，现已“普遍应用于导游专业实践教学活动”[11]。随着虚拟现实技术的不断推广，其与旅游实践教学相关的应用研究也不断深入。现阶段，国内关于虚拟现实技术与旅游实践教学结合的相关研究体现在三大领域即“应用概述、技术研究、教学研究”[12]。应用概述类主要从虚拟现实技术在旅游实践教育中的应用现状和价值以及专业匹配等方面进行理论分析和描述。学者们对虚拟现实技术的应用价值较为关注并给予了很高评价，认为该项技术在专业应用中实现了即时交互和知识建构[13]，能够有效地提升实训课程质量[14]。在专业应用层面，部分学者认为还需要针对导游实际带团工作进行创新设计[15]，也有学者强调突出岗位需求匹配[16]。技术研究类以服务旅游实践教学为目标，侧重虚拟现实技术的软件开发、操作与实训室建设研究。部分学者对导游实训平台人机交互[17]、旅游实验教学模式构建[18]及景点讲解和综合实操实训[19]展开研究。

教学研究中教学实施与效果评价是近年来研究的热点，国外研究从宏观评述转为关注具体的教学应用与效果分析，如Penfold[20]发现虚拟现实技术提供更现实的视角，Barron等[21]发现虚拟现实技术对旅游实践教学有帮助。也有学者发现虚拟现实技术虽然提升了学生对旅游实践教学的兴趣，但兴趣与实践能力的习得并不存在相关性[22]。但国内对旅游实践教学实施与评价的研究相对较少，国内学者较多关注虚拟现实技术的应用价值，如庄惠阳[23]、顾至欣[24]、金丽娇等[25]。较少有人分析旅游模拟实践教学的实际效果。教学设备或方法是否适合教学，最终依赖于教学实施效果的检验。当前，对于虚拟仿真实验的研究，应重视教学效果研究积极贡献教学效果研究依据，以发挥模拟实践教学的技术最大效用。虚拟仿真实验以身临其境的方式传达，通过实验主体可以获得建设性的反馈[26]。为此，本研究从学生视角出发，以地方性应用型本科院校导游三维实景虚拟仿真实验教学项目为研究对象，对其应用质量进行评价，为构建较为合理的虚拟仿真实验教学质量评价体系及系统综合开发提供参考。

二、项目概况

安庆师范大学资源环境学院于2018年初开始着手创建导游模拟实训室。2019年“导游三维实景虚拟仿真实验教学项目”获批为安徽省虚拟仿真实验教学项目。整个平台采用当前先进的图像合成实景再现技术，将旅游景区实景真实展现，给学生带来视觉与听觉完美结合的演练平台。学生可进行模拟景点讲解实训，各景点可通过大屏幕方式进行漫游浏览。通过情景化学习界面、人机交互式进行景点讲解模拟教学。平台通过三维实景等手段训练学生的景点讲解技能。通过点对点的训练使得学生对旅游景区有了全面深入的了解。学生在欣赏实景的同时可结合系统提供的各参考知识进行景点导游词创作、现场导游讲解、景区旅游线路设计等各项能力的训练，全方面提高专业技能。项目以实训为目的，以导游为第一视角的实训平台，真实地模拟现实景区，并与景点库中的场景进行搭配，利用计算机或投影屏幕，形成交互仿真的训练环境。通过本系统开展教学实训，教师可以脱离书本束缚，在景点中进行教学，学生也可以模拟真实的旅游路线进行导游实践演练，增强教和学的沉浸感，对传统教学的延伸与拓展。

三、评价指标及权重

(一)指标选择

虚拟仿真实验教学项目评价的实质，就是运用教育评价理论和系统工程方法，对实验教学项目的内容、设计、应用等全要素，以及实验全流程和项目应用等情况，进行科学分析和价值判断。虚拟仿真实验学习评价体系是评价学生在网络环境实验学习结果的重要标准，建立完整、科学的虚拟仿真实验学习评价体系对于促进改善虚拟实验学习效果意义重大。虚拟仿真实验教学项目评价指标主要来源于实验教学项目本身所包含的实验内容与实验教学方法等要素、项目开发所采用的媒体素材和开发技术以及项目教学服务情况等信息。当前，关于虚拟仿真实验评价的研究不多。张咪[27]针对虚拟仿真实验学习从理论知识、虚拟实验技能、情感态度、综合创新四个维度出发提出一种形成性评价和总结性评价并存的评价体系。孙福等[28]以影响虚拟仿真实验教学项目价值评定的六个维度：项目定位、内容、设计、研发、应用、团队构建评价指标体系框架。张海军等[29]基于德尔菲法从教学内容、教学设计、仿真效果、平台统计四个方面构建虚拟仿真实验项目建设质量评价指标体系。三维实景虚拟仿真实验教学项目运用的核心技术——三维全景虚拟是虚拟现实技术在旅游管理相关专业运用的一种常见技术类型。本文利用李丽红[30]构建的虚拟现实技术教学效果评价指标体系对三维虚拟仿真实验教学项目进行评价。该评价体系的量表从交互度、真实度、功能度、专业度、使用度五个维度构建虚拟现实技术在旅游专业教学中应用效果评价指标体系。量表Cronbach’s Alpha系数为0.892，信度较高。结构方程拟合效果指标：拟合优度检验X2(P=0.35>0.05)，拟合优度指数GFI(0.94>0.90)；调整的拟合优度指数AGFI(0.91>0.90)；规范拟合指数NFI(0.86>0.90),拟合效果较好[31]。

(二)模型构建

根据虚拟现实技术教学效果评价指标体系，结合三维虚拟仿真景点讲解实训教学实际，进行了局部调整，构建评价模型如图1所示。

图1 三维虚拟仿真实验应用效果评价模型

(三)指标权重

采用层次分析(AHP)、专家评议法来确定各维度评价指标权重。通过邀请五位旅游专业领域专家进行评分，使用群决策直接均值法进行群决策求解。通过构造判断矩阵，并进行特征向量经归一化处理最终确定准则层权重，如表1所示。总排序CR=0.0079，通过一致性检验。各底层指标权重如表2所示。可以看出三维虚拟仿真实验使用效果维度由弱到强依次是功能度、交互度、真实度、专业度、使用度。应用效果影响最强的五项指标分别是操作便捷程度、教学目标、快速、准确和实训环节。

四、模糊综合评判

模糊综合评价的基本思想是利用模糊线性变换原理和最大隶属度原则，考虑与被评价事物相关的各个因素，对其做出合理的综合评价[32]。利用模糊综合评判法对三维虚拟仿真实验平台进行评价。设评价备择集V={v1，v2，v3，v4，v5}={非常赞同,比较赞同,中立,不赞同,非常不赞同}。面向安庆师范大学2017级旅游管理专业学生发放调查问卷共计95份(全覆盖)，对有效问卷(95份)进行统计分析，依据单因素指标统计权重R，对单因素指标统计矩阵行归一化处理后，结果如表3所示。

模糊综合评判结论为(0.3579 0.4493 0.1861 0.0054 0)。综合评价结果分值为7.3。结果表明，约36%的学生对三维虚拟仿真实验平台应用效果非常赞同，45%的同学持比较赞同态度，19%的同学持一般赞同，0.54%的同学不赞同。根据最大隶属度原则，取最大值0.4493对应的评价等级作为三维虚拟仿真实验平台的评价等级，可以看出，虚拟仿真实验项目实际应用效果良好，受到多数同学的认可。尤其是在准确、光学质量、教学要素物理表达、教学内容方面认可度较高。其中，快速在所有子准则层指标中认可度倾向最高(0.4632)。但在声学质量、教学要素、模拟人的运动属性及实训环节还存在局部问题，需要做进一步改进。

五、结语

依托虚拟现实技术开发的三维虚拟仿真实验平台,突出以学生为认知主体的教学模式，具有传统教学所无法比拟的沉浸性、应用的普适性、现实的感受性、训练的交互性[33]，实现旅游实验教学过程情景化，满足人机交互要求。同时，也应看到当前关于三维虚拟仿真实验的开发水平还远未达到满足教师和学生的实际需求，不能有效解决旅游业快速发展的现实与先进设备应用专业教学的矛盾。受限于人与物理环境的交互式体验，虚拟旅游很难模拟真实的实践体验和突发情况的应对处理。还需要进一步开展对虚拟现实技术与实验教学的协作性研究，同时加快高校间网络教育交流与合作，积极探索全方位的交互协作化虚拟现实技术教学平台，开发更具智能化的虚拟职业主体与虚拟游客群体的自然交互模式实训平台。